生活用紙生產的可實施技術和節能實踐

Arvid Johansson 維美德（中國）有限公司

生活用紙生產的可實施技術和節能實踐

Available Technologies and Operations Reducing Energy for Tissue Production

Arvid Johansson 維美德（中國）有限公司

可持續發展是當今全民關注的熱點，如何減少纖維用量、節能降耗和提高回用減少排放等問題自然是生活用紙生產商關注的焦點。

Advantage NTT技術的應用有效減少纖維用量

圖1顯示生活用紙生產成本，其中纖維和能源消耗分別占據總成本的64%和15%，因此，降低纖維用量對降低總成本有至關重要的作用。

圖1 生活用紙生產成本分布

圖2 Advantage NTT衛生紙機

圖2展示的是Advantage NTT衛生紙機，配置結構為流漿箱在下、成形輥在上的新月型成形器、預脫水真空輥、SymBelt靴壓，靴壓的400～600kN/m高線壓力，4～6Mpa寬壓區，脫水能力強，紙頁出壓榨后干度高。Advantage NTT紙機與DCT紙機的區別是增加了一套NTT模型帶回路和一個預壓榨真空脫水輥，NTT模型帶分塑紋模型帶和平紋模型帶（圖3）：生產優質生活用紙產品，配置塑紋模型帶；生產傳統生活用紙產品，配置平紋模型帶。從停機、更換塑紋/平紋模型帶到正常生產，僅需要數小時。

圖3 NTT模型示意圖

表1是DCT、NTT平紋、NTT塑紋衛生紙機生產的產品對比，NTT塑紋衛生紙機生產的衛生卷紙的松厚度從8提高到11.5，擦手紙松厚度從8提高到13，吸水性從7提高到12，各項指標均大幅上升。在保持定量不變的前提下，利用增加的松厚度和吸水性，將得到更多的卷數。例如：1t干法起皺衛生紙原紙經過加工后，得到7,526卷產品；1tNTT衛生紙原紙經過加工后，得到8,960卷產品。實踐證明，維美德的Advantage NTT技術可減少10%～30%纖維用量。

節能降耗可實施技術——ViscoNip軟靴壓改善紙頁出壓榨后干度

為了節能降耗，生產商在規劃生產工藝時，需明確生產紙種、產量等指標，不可盲目提高工藝標準，維美德為生產商提供可應用的實施技術，包括單壓榨輥取代真空輥，揚克缸端蓋密封，提升湍流效率并減小沖漿泵功率的流漿箱，回收流漿箱噴射能量的白水盤水輪機，取代水環真空泵的透平風機，取代燃氣氣罩的蒸汽氣罩等。

生活用紙生產中主要的能源包括：天然氣、蒸汽、電。其中電是最昂貴的能源。

圖4 能源消耗和能源成本分布

圖4中左圖表示能源消耗，電占41%，天然氣占31%，蒸汽占28%；圖4中右圖是能源成本，電占58%，蒸汽占20%，天然氣占22%。能耗主要用于濕紙頁中水分蒸發和干燥、紙機驅動、泵和其他，紙頁水分的蒸發和干燥毫無疑問是能耗的重點，是減少總消耗的重要對象。

在白水系統中，水從50℃提高至100℃，消耗210kJ/kg水，水蒸發需要能耗2,258kJ/kg水，總能耗為2,468kJ/kg水，即是686kWh/t水。

圖5 壓榨后干度與蒸發能量

圖5展示了壓榨后干度與蒸發能量的三個例子，假設效率均為100%，紙頁最終含水量5%。圖5左一是典型的真空輥壓榨，壓后干度達到39%，紙頁在真空輥壓榨和揚克缸形成的壓區中脫水，纖維含水量為151%，仍有大量的水需要被蒸發；圖5右一顯示ViscoNip軟靴壓后的紙幅干度提高至48%，纖維含水量是103%，這將減少30%干燥能源需求。維美德利用ViscoNip寬壓區壓榨技術帶來紙頁壓后干度的大幅度提高，這種壓榨方式和其他紙種的靴壓相似，可以更有效地貼合揚克缸表面，壓榨后干度可以達到48%。

圖6 ViscoNip壓榨曲線

ViscoNip壓榨具有靈活的設計，可以以壓力和松厚度的關系優化最終產品的，圖6是ViscoNip壓榨曲線，橫軸是壓區位置，縱軸是壓力。從圖中我們可以看到三種完全不同的壓力曲線，三種都是150kN/m。壓榨曲線的不同，是由于壓榨輥兩個油腔之間壓力分配不同導致的。高壓區壓力可以降低干燥能耗，低壓區壓力可以得到高松厚度產品。總線壓力也可調。

圖7 真空輥和ViscoNip壓榨后干度橫幅曲線

圖7是真空輥和ViscoNip壓榨后干度橫幅曲線對比，橫軸是紙機橫幅，縱軸是壓榨后干度。真空輥壓榨后干度曲線,橫向紙幅兩端的干度高，中部干度低，曲線并不好；ViscoNip壓榨后干度曲線顯示橫幅更均勻，并且勻度保持更好。

采取多種措施提高干燥效率

在前面的內容里，我們提及假定干燥效率為100%的情況。實際生產過程中，干燥效率是多少呢？維美德從18臺不同的運行紙機上的數據，測定實際操作中的干燥效率。假設所有紙機遵循同樣的情況，即水從50℃提高至100℃，蒸發。干燥能耗包括：蒸汽、天然氣、電。

圖8 不同衛生紙機對應的干燥效率

圖8是從不同衛生紙機中收集的數據，橫軸是不同的衛生紙機，縱軸是干燥效率（理論能耗/實際能耗×100%）。對比中發現紙機干燥效率范圍是46%～70%，蒸汽氣罩紙機的運行效率近70%，因為氣罩系統溫度比較低，需要處理更少的熱風，帶來較少的損失，干燥效率會高一些。

● 氣罩-揚克缸距離對能耗的影響

氣罩到揚克缸之間的距離（圖9），橫軸是氣罩到揚克缸的距離，縱軸是對應的能源消耗。設定距離為45mm時，能耗是100%，當保持所有條件不變，僅僅調整氣罩-揚克缸距離，當距離是20mm時，能源消耗是85%，距離增大，能耗增加。這是因為當增加氣罩-揚克缸距離時，外部冷空氣大量進入氣罩消耗熱量，氣罩熱空氣大量溢出，這兩種現象都造成熱能損失。

圖9 氣罩-揚克缸距離對能源消耗的影響

圖10 排風濕度對能源消耗的影響

● 排風濕度對能耗的影響氣罩中的排風濕度對能源消耗的影響（圖10），橫軸是排風濕度，縱軸是對應的消耗。當排風濕度提高時，對應的總消耗值會降低，如果提高排風濕度，則氣罩中的濕度也會立即提高，濕度提高，則具有更多的能量，因為濕空氣比干空氣的能量密度更大。如果我們保持氣罩中的更大濕度，則對于提高干燥效率有很大影響。

● 揚克缸類型對熱傳導系數的影響

圖11 揚克缸不同類型對傳熱系數的影響

圖11是揚克缸不同類型對傳熱系數的影響。橫軸是揚克缸不同類型，縱軸是揚克缸熱傳遞系數（K值），對比發現：

1) 深溝紋鑄鐵揚克缸比標準鑄鐵揚克缸的K值顯著提升100；

2) 壓榨壓力100kN/m 比150kN/m的K值提升約75；

3) 鋼制揚克缸比鑄鐵揚克缸的K值提升約100；

4) 沒有金屬噴涂的揚克缸比金屬噴涂的揚克缸K值略有提升。

ReTurne水輪機實現能量回用

為了回收能量，維美德推出ReTurne水輪機（圖12）用于回收流漿箱的噴射能量。ReTurne是安裝在白水盤中的一種水輪機，從脫出白水中回收動能，紙頁在成形中脫出的白水進入水輪機，利用連接到水輪機的發電機發電，實現能量回收。

圖12 ReTurne水輪機

圖13 紙機車速與噴射能量的關系

流漿箱噴射漿流含有的能量很大程度上取決于車速，漿流噴射能量與車速三次方成正比。圖13是紙機車速與噴射能量的關系，橫軸是紙機車速，縱軸是流漿箱噴射能量。可以看到，紙機車速達到1,500m/min及以上時，噴射能量顯著提升，ReTurne水輪機從流漿箱噴射能量中回收50%能量，每年可以達到5,000MWh/年的能量回收，對生產總能耗成本有很大影響。

可實施技術和眾多節能措施的目標是實現可持續發展——對環境零影響，實現工廠和社區的諧共生關系，不僅給社會帶來益處，也對工廠有益處。

（漆小華整理）